18 V、精密、725 μA、4 MHZ、 CMOS轨到轨输入输出运算放大器 ADA4661-2 产品特性 OUT A 1 低失调电压 150 µV(最大值，VSY/2时) 8 V+ –IN A 2 ADA4661-2 7 OUT B +IN A 3 TOP VIEW (Not to Scale) 6 –IN B 5 +IN B V– 4 300 µV(最大值，整个共模输入范围内) 11366-001 引脚接线图 高电压(18V)下低功耗：725 μA(最大值) 图1. 8引脚MSOP封装 OUT A 1 增益带宽积：4 MHz(典型值，AV = 100) –IN A 2 单位增益交越：4 MHz(典型值)： +IN A 3 −3 dB闭环带宽：2.1 MHz(典型值)： 8 V+ ADA4661-2 TOP VIEW (Not to Scale) V– 4 单电源供电：3 V至18 V 7 OUT B 6 –IN B 5 +IN B NOTES 1. CONNECT THE EXPOSED PAD TO V– OR LEAVE IT UNCONNECTED. 双电源供电：±1.5 V至±9 V 11366-002 低输入偏置电流：15 pA(最大值) 图2. 8引脚LFCSP封装 单位增益稳定 250 VSY = 18V 应用 200 分流监控器电流检测 150 有源滤波器 100 VOS (µV) 便携式医疗设备 缓冲/电平转换 高阻抗传感器接口 50 0 –50 电池供电仪器仪表 –100 –150 ADA4661-2是一款双通道、精密、轨到轨输入/输出放大 –200 –250 0 器，针对低功耗、高带宽和宽工作电源电压范围应用进行 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5 9.0 10.5 12.0 13.5 15.0 16.5 18.0 VCM (V) 了优化。 图3. 输入失调电压与共模电压的关系 ADA4661-2在电源电压为3.0 V、10 V和18 V时保证具有额定 性能。该器件是3.3 V、5 V、10 V、12 V和15 V单电源以及 ±2.5 V、±3.3 V和±5 V双电源应用的理想选择。它采用ADI公 表1. 精密低功耗运算放大器(<1 mA) 电源电压 单通道 司的DigiTrim®调整专利技术，失调电压非常低。此外， ADA4661-2的独特设计架构使器件工作在−VSY + 1.5 V至+VSY − 双通道 1.5 V共模电压范围时具有出色的电源抑制、共模抑制和失 5V ADA4505-1 AD8500 ADA4505-2 AD8502 AD8506 调电压性能。 ADA4661-2的额定温度范围为−40°C至+125°C扩展工业温度 范围，提供8引脚MSOP封装和8引脚LFCSP (3 mm x 3 mm) 封装。 Rev. 0 11366-011 概述 四通道 ADA4505-4 AD8504 AD8508 12 V至16 V OP196 30 V OP777 AD8657 OP296 ADA4661-2 ADA4666-2 AD8659 OP496 ADA4096-2 OP727 AD8682 AD8622 ADA4096-4 OP747 AD8684 AD8624 Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Technical Support www.analog.com ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提 供的最新英文版数据手册。 ADA4661-2 目录 产品特性 ......................................................................................... 1 输入级 ...................................................................................... 22 应用.................................................................................................. 1 增益级 ...................................................................................... 23 概述.................................................................................................. 1 输出级 ...................................................................................... 23 引脚接线图..................................................................................... 1 最大功耗.................................................................................. 23 修订历史 ......................................................................................... 2 轨到轨输入和输出 ................................................................ 23 技术规格 ......................................................................................... 3 比较器操作 ............................................................................. 24 电气特性——18 V电源........................................................... 3 EMI抑制比 .............................................................................. 25 电气特性——10 V电源........................................................... 5 分流监控器电流检测............................................................ 25 电气特性——3.0 V电源.......................................................... 7 有源滤波器 ............................................................................. 25 绝对最大额定值............................................................................ 9 容性负载驱动 ......................................................................... 26 热阻 ............................................................................................ 9 高阻抗源下的噪声考虑 ....................................................... 28 ESD警告..................................................................................... 9 外形尺寸 ....................................................................................... 29 引脚配置和功能描述 ................................................................. 10 订购指南.................................................................................. 29 典型性能参数 .............................................................................. 11 应用信息 ....................................................................................... 22 修订历史 2013年7月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 32 ADA4661-2 技术规格 电气特性——18 V电源 除非另有说明，VSY = 18 V，VCM = VSY/2 V，TA = 25°C。 表2. 参数 输入特性 失调电压 失调电压漂移 输入偏置电流 符号 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 VOS ∆VOS/∆T IB 30 VCM = 1.5 V至16.5 V VCM = 1.5 V至16.5 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V至18 V VCM = 0 V至18 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0.6 0.5 −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入失调电流 IOS −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入电压范围 共模抑制比 大信号电压增益 输入电阻 差分模式 共模 输入电容 差分模式 共模 输出特性 高输出电压 低输出电压 连续输出电流 短路电流 闭环输出阻抗 电源 电源抑制比 电源电流(每个放大器) CMRR AVO VCM = 1.5 V至16.5 V VCM = 1.5 V至16.5 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V至18 V VCM = 0 V至18 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ，VOUT = 0.5 V至17.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 115 110 100 91 120 120 150 150 500 300 600 3.1 15 100 900 11 30 300 18 135 118 147 µV µV µV µV µV V/°C pA pA pA pA pA pA V dB dB dB dB dB dB RINDM RINCM >10 >10 GΩ GΩ CINDM CINCM 8.5 3 pF pF 17.97 V V V V mV mV mV mV mA mA Ω VOH VOL IOUT ISC ZOUT PSRR ISY RL = 10 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 1 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 1 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C 压差 = 1 V 脉宽 = 10 ms；参见“最大功耗”部分 f = 100 kHz, AV = 1 17.95 17.94 17.6 17.58 VSY = 3.0 V至18 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IOUT = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 120 120 Rev. 0 | Page 3 of 32 17.79 14 120 25 40 200 300 40 ±220 0.2 145 630 725 975 dB dB µA µA ADA4661-2 参数 动态性能 压摆率 增益带宽积 单位增益交越带宽 −3 dB闭环带宽 相位裕量 0.1%建立时间 通道隔离 +INx的EMI抑制比 f = 400 MHz f = 900 MHz f = 1800 MHz f = 2400 MHz 噪声性能 总谐波失真加噪声 带宽 = 80 kHz 带宽 = 500 kHz 峰峰值噪声 电压噪声密度 电流噪声密度 符号 测试条件/注释 SR GBP UGC f−3 dB ΦM tS CS EMIRR RS = 1 kΩ, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 100 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AVO = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AVO = 1 VIN= 1 V步进，RL= 10 kΩ，CL= 10 pF VIN = 17.9 V p-p, f = 10 kHz, RL = 10 kΩ VIN = 100 mV峰值(200 mV p-p) THD + N en p-p en in AV= 1，VIN= 5.4 V rms(1 kHz时) f = 0.1 Hz至10 Hz f = 1 kHz f = 10 kHz f = 1 kHz Rev. 0 | Page 4 of 32 最小值 典型值 最大值 单位 2 4 4 2.1 60 1.3 80 V/µs MHz MHz MHz 度 µs dB 34 42 50 60 dB dB dB dB 0.0004 0.0008 3 18 14 360 % % µV p-p nV/√Hz nV/√Hz fA/√Hz ADA4661-2 电气特性——10 V电源 除非另有说明，VSY = 10 V，VCM = VSY/2 V，TA = 25°C。 表3. 参数 输入特性 失调电压 失调电压漂移 输入偏置电流 符号 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 VOS ∆VOS/∆T IB 30 VCM = 1.5 V至8.5 V VCM = 1.5 V至8.5 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V至10 V VCM = 0 V至10 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0.6 0.25 −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入失调电流 IOS −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入电压范围 共模抑制比 大信号电压增益 输入电阻 差分模式 共模 输入电容 差分模式 共模 输出特性 高输出电压 低输出电压 连续输出电流 短路电流 闭环输出阻抗 电源 电源抑制比 电源电流(每个放大器) CMRR AVO VCM = 1.5 V至8.5 V VCM = 1.5 V至8.5 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V至10 V VCM = 0 V至10 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ，VOUT = 0.5 V至9.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 115 115 95 86 120 120 150 150 450 300 600 3.1 15 80 750 11 30 270 10 140 114 145 µV µV µV µV µV V/°C pA pA pA pA pA pA V dB dB dB dB dB dB RINDM RINCM >10 >10 GΩ GΩ CINDM CINCM 8.5 3 pF pF 9.98 V V V V mV mV mV mV mA mA Ω VOH VOL IOUT ISC ZOUT PSRR ISY RL = 10 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 1 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 1 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C 压差 = 1 V 脉宽 = 10 ms；参见“最大功耗”部分 f = 100 kHz, AV = 1 9.96 9.96 9.7 9.7 VSY = 3.0 V至18 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IOUT = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 120 120 Rev. 0 | Page 5 of 32 9.88 10 77 15 30 110 200 40 ±220 0.2 145 620 725 975 dB dB µA µA ADA4661-2 参数 动态性能 压摆率 增益带宽积 单位增益交越带宽 −3 dB闭环带宽 相位裕量 0.1%建立时间 通道隔离 +INx的EMI抑制比 f = 400 f = 900 MHz f = 1800 MHz f = 2400 MHz 噪声性能 总谐波失真加噪声 带宽 = 80 kHz 带宽 = 500 kHz 峰峰值噪声 电压噪声密度 电流噪声密度 符号 测试条件/注释 SR GBP UGC f−3 dB ΦM tS CS EMIRR RS = 1 kΩ, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 100 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AVO = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AVO = 1 VIN = 1 V step, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF VIN = 9.9 V p-p, f = 10 kHz, RL = 10 kΩ VIN = 100 mV峰值(200 mV p-p) THD + N en p-p en in 最小值 典型值 最大值 单位 1.8 4 4 2.1 60 1.3 85 V/µs MHz MHz MHz 度 µs dB 34 42 50 60 dB dB dB dB 0.0004 0.0008 3 18 14 360 % % µV p-p nV/√Hz nV/√Hz fA/√Hz AV= 1，VIN= 2.2 V rms(1 kHz时) f = 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 10 kHz f = 1 kHz Rev. 0 | Page 6 of 32 ADA4661-2 电气特性——3.0 V电源 除非另有说明，VSY = 3.0 V，VCM = VSY/2 V，TA = 25°C。 表4. 参数 输入特性 失调电压 失调电压漂移 输入偏置电流 符号 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 VOS ∆VOS/∆T IB 30 VCM = VSY/2; −40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V至3.0 V VCM = 0 V至3.0 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0.6 0.15 −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入失调电流 IOS −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入电压范围 共模抑制比 CMRR 大信号电压增益 AVO 输入电阻 差分模式 共模 输入电容 差分模式 共模 输出特性 高输出电压 低输出电压 连续输出电流 短路电流 闭环输出阻抗 电源 电源抑制比 电源电流(每个放大器) 动态性能 压摆率 增益带宽积 单位增益交越带宽 −3 dB闭环带宽 相位裕量 0.1%建立时间 通道隔离 VCM = 0 V至3.0 V VCM = 0 V至3.0 V；−40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ，VOUT = 0.5 V至2.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 0 85 75 105 105 150 450 300 600 3.1 8 45 650 11 30 270 3 100 130 µV µV µV µV V/°C pA pA pA pA pA pA V dB dB dB dB RINDM RINCM >10 >10 GΩ GΩ CINDM CINCM 8.5 3 pF pF 2.99 V V V V mV mV mV mV mA mA Ω VOH VOL IOUT ISC ZOUT PSRR ISY SR GBP UGC f−3 dB ΦM tS CS RL = 10 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 1 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 1 kΩ至VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C 压差 = 1 V 脉宽 = 10 ms；参见“最大功耗”部分 f = 100 kHz, AV = 1 2.98 2.98 2.9 2.9 VSY = 3.0 V至18 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IOUT = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 120 120 RS = 1 kΩ, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 100 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AVO = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AV = 1 VIN = 10 mV p-p, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF, AVO = 1 VIN = 1 V step, RL = 10 kΩ, CL = 10 pF VIN = 2.9 V p-p, f = 10 kHz, RL = 10 kΩ Rev. 0 | Page 7 of 32 2.96 4 25 8 15 40 65 30 ±220 0.2 145 615 1.7 4 4 1.7 60 1.3 90 725 975 dB dB µA µA V/µs MHz MHz MHz 度 µs dB ADA4661-2 参数 +INx的EMI抑制比 f = 400 MHz f = 900 MHz f = 1800 MHz f = 2400 MHz 噪声性能 总谐波失真加噪声 带宽 = 80 kHz 带宽 = 500 kHz 峰峰值噪声 电压噪声密度 电压噪声密度 符号 EMIRR THD + N en p-p en in 测试条件/注释 VIN = 100 mV峰值(200 mV p-p) AV= 1，VIN= 0.44 V rms(1 kHz时) f = 0.1 Hz至10 Hz f = 1 kHz f = 10 kHz f = 1 kHz Rev. 0 | Page 8 of 32 最小值 典型值 最大值 单位 34 42 50 60 dB dB dB dB 0.002 0.003 3 18 14 360 % % µV p-p nV/√Hz nV/√Hz fA/√Hz ADA4661-2 绝对最大额定值 热阻 表5. 参数 电源电压 输入电压 输入电流1 差分输入电压 对地输出短路持续时间 温度范围 存储 工作温度 结温 引脚温度(焊接，60秒) ESD 人体模型2 机器模型3 场感应充电器件模型 (FICDM)4 1 2 3 4 额定值 20.5 V (V−) − 300 mV至(V+) + 300 mV ±10 mA 受最大输入电流限制 参见“最大功耗”部分 −65°C至+150°C −40°C至+125°C −65°C至+150°C 300°C θJA针对最差条件，即利用标准4层JEDEC板，将器件焊接 在电路板上以实现表贴封装。LFCSP封装的裸露焊盘焊接 到电路板。 表6. 热阻 θJA 142 83.5 封装类型 8引脚 MSOP 8引脚 LFCSP 1 θJC 45 48.51 单位 °C/W °C/W θJC是在封装的上表面测量。 ESD警告 ESD(静电放电)敏感器件。 4 kV 400 V 1.25 kV 输入引脚彼此之间以及与电源引脚之间有箝位二极管。当输入信号超过 供电轨0.3 V时，输入电流应以10 mA为限。 适用标准：MIL-STD-883方法3015.7。 适用标准：JESD22-A115-A(JEDEC的ESD机器模型标准)。 适用标准：JESD22-C101C(JEDEC的ESD FICDM标准)。 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 Rev. 0 | Page 9 of 32 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放 电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇 到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采 取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功 能丧失。 ADA4661-2 引脚配置和功能描述 OUT A 1 +IN A 3 8 V+ –IN A 2 ADA4661-2 7 OUT B +IN A 3 TOP VIEW (Not to Scale) 6 –IN B 5 +IN B V– 4 V– 4 ADA4661-2 TOP VIEW (Not to Scale) 7 OUT B 6 –IN B 5 +IN B NOTES 1. CONNECT THE EXPOSED PAD TO V– OR LEAVE IT UNCONNECTED. 11366-004 OUT A 1 8 V+ 图4. 引脚配置(8引脚MSOP) 图5. 引脚配置(8引脚LFCSP) 表7. 引脚功能描述 引脚编号1 8引脚 MSOP 8引脚 LFCSP 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 N/A 92 1 2 引脚名称 OUT A −IN A +IN A V− +IN B −IN B OUT B V+ EPAD 描述 通道A输出。 通道A负输入。 通道A正输入。 负电源电压。 通道B正输入。 通道B负输入。 通道B输出。 正电源电压。 裸露焊盘。对于8引脚LFCSP，应将裸露焊盘连接到V−或保持不连接。 N/A表示不适用。 引脚配置图(图5)中未显示裸露焊盘。 Rev. 0 | Page 10 of 32 11366-005 –IN A 2 ADA4661-2 典型性能参数 除非另有说明，TA = 25°C。 80 90 VSY = 18V VCM = VSY/2 600 CHANNELS 80 30 140 11366-009 120 80 100 18 VSY = 3V VCM = VSY/2 –40°C ≤ TA ≤ +125°C 100 CHANNELS 14 VSY = 18V VCM = VSY/2 –40°C ≤ TA ≤ +125°C 100 CHANNELS 16 NUMBER OF AMPLIFIERS 16 12 10 8 6 4 14 12 10 8 6 4 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 TCVOS (µV/°C) 2.4 0 11366-007 0 0 0.2 250 VSY = 3V 20 CHANNELS 100 100 50 50 VOS (µV) 150 0 –50 –150 –200 –200 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 VCM (V) 2.7 3.0 11366-008 –150 0.9 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 –50 –100 0.6 1.2 0 –100 0.3 1.0 VSY = 18V 20 CHANNELS 200 150 0 0.8 图10. 输入失调电压漂移分布图 250 –250 0.6 TCVOS (µV/°C) 图7. 输入失调电压漂移分布图 200 0.4 11366-010 2 2 图8. 输入失调电压与共模电压的关系 –250 0 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5 9.0 10.5 12.0 13.5 15.0 16.5 18.0 VCM (V) 图11. 输入失调电压与共模电压的关系 Rev. 0 | Page 11 of 32 11366-011 NUMBER OF AMPLIFIERS 60 图9. 输入失调电压分布图 18 VOS (µV) 40 VOS (µV) 图6. 输入失调电压分布图 0 0 –140 140 VOS (µV) 11366-006 120 80 100 60 40 0 20 –20 –40 –60 0 –80 0 –100 10 –120 10 20 20 –20 20 40 –40 30 50 –60 40 60 –80 50 70 –100 NUMBER OF AMPLIFIERS 60 –140 NUMBER OF AMPLIFIERS 70 –120 VSY = 3V VCM = VSY/2 600 CHANNELS ADA4661-2 350 350 VSY = 3V 20 CHANNELS AT –40°C AND +85°C 250 150 VOS (µV) 50 –50 50 –50 –150 –150 –250 –250 11366-015 18.0 VOS (µV) 50 –50 50 –50 –150 –250 –250 VCM (V) 11366-016 VCM (V) 15.0 3.0 13.5 2.7 12.0 2.4 10.5 2.1 9.0 1.8 7.5 1.5 6.0 1.2 4.5 0.9 3.0 0.6 11366-013 0.3 0 –350 0 1.5 图16. 输入失调电压与共模电压的关系 图13. 输入失调电压与共模电压的关系 0 0 VSY = 10V ΔVCM = 400mV VSY = 10V ΔVSY = 400mV –20 SMALL SIGNAL PSRR (dB) –20 –40 –60 –80 –100 –120 –40 PSRR– PSRR+ –60 –80 –100 –120 –140 –140 0 1 2 3 4 5 6 7 8 VCM (V) 9 10 11366-216 –160 图14. 小信号CMRR与共模电压的关系 –180 0 1 2 3 4 5 6 VCM (V) 7 8 图17. 小信号PSRR与共模电压的关系 Rev. 0 | Page 12 of 32 11366-168 VOS (µV) 16.5 150 –150 SMALL SIGNAL CMRR (dB) 10 VSY = 18V 20 CHANNELS AT –40°C AND +125°C 250 150 –350 18.0 350 VSY = 3V 20 CHANNELS AT –40°C AND +125°C 250 9 VCM (V) 图15. 输入失调电压与共模电压的关系 图12. 输入失调电压与共模电压的关系 350 16.5 VCM (V) 15.0 3.0 13.5 2.7 12.0 2.4 10.5 2.1 9.0 1.8 7.5 1.5 6.0 1.2 4.5 0.9 3.0 0.6 11366-012 0.3 0 –350 0 1.5 VOS (µV) 150 –350 VSY = 18V 20 CHANNELS AT –40°C AND +85°C 250 ADA4661-2 1000 1000 VSY = 3V VCM = VSY/2 VSY = 18V VCM = VSY/2 100 IB (pA) IB (pA) 100 10 10 |IB–| |IB–| |IB+| |IB+| 1 50 75 100 125 TEMPERATURE (°C) 0.1 25 11366-014 0.1 25 50 图18. 输入偏置电流与温度的关系 1 1 0 0 –1 25°C 85°C 125°C –2 VSY = 18V VCM = VSY/2 2 IB (nA) –1 25°C 85°C 125°C –2 0.5 1.0 1.5 VCM (V) 2.0 2.5 3.0 –4 11366-018 0 0 2 图19. 输入偏置电流与共模电压的关系 OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV) VSY = 3V 1000 100 0.01 0.1 1 10 LOAD CURRENT (mA) 100 11366-019 –40°C +25°C +85°C +125°C 1 0.001 6 8 10 VCM (V) 12 14 16 18 图22. 输入偏置电流与共模电压的关系 10000 10 4 11366-021 –3 –3 图20. 输出电压(VOH )至供电轨与负载电流的关系 10000 VSY = 18V 1000 100 –40°C +25°C +85°C +125°C 10 1 0.001 0.01 0.1 1 10 LOAD CURRENT (mA) 图23. 输出电压(VOH )至供电轨与负载电流的关系 Rev. 0 | Page 13 of 32 100 11366-022 IB (nA) 125 3 VSY = 3V VCM = VSY/2 2 OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV) 100 图21. 输入偏置电流与温度的关系 3 –4 75 TEMPERATURE (°C) 11366-017 1 VSY = 3V 1000 –40°C +25°C +85°C +125°C 100 10 1 0.1 0.001 0.01 0.1 1 10 100 LOAD CURRENT (mA) 10000 VSY = 18V 1000 100 10 1 0.1 0.001 10 100 OUTPUT VO LTAGE (V OH ) (V) 2.98 2.97 2.96 R L = 10kΩ 17.95 R L = 10kΩ R L = 1kΩ 2.95 17.90 17.85 R L = 1kΩ 17.80 17.75 V SY = 3V 50 75 100 125 –25 图25. 输出电压(VOH )与温度的关系 200 V SY = 3V 180 OUTPUT VO LTAGE (V OL ) (mV) 40 R L = 1kΩ 30 20 10 R L = 10kΩ 25 50 75 100 TEMPER ATURE (°C) 75 100 125 V SY = 18V 160 140 R L = 1kΩ 120 100 80 60 40 R L = 10kΩ 20 125 11366-025 0 25 50 TEMPER ATURE (°C) 图28. 输出电压(VOH )与温度的关系 50 –25 0 11366-027 25 图26. 输出电压(VOL )与温度的关系 0 –50 –25 0 25 50 75 TEMPER ATURE (°C) 图29. 输出电压(VOL )与温度的关系 Rev. 0 | Page 14 of 32 100 125 11366-028 0 17.70 –50 11366-024 –25 V SY = 18V TEMPER ATURE (°C) OUTPUT VO LTAGE (V OL ) (mV) 1 18.00 2.99 0 –50 0.1 图27. 输出电压(VOL )至供电轨与负载电流的关系 3.00 OUTPUT VO LTAGE (V OH ) (V) 0.01 LOAD CURRENT (mA) 图24. 输出电压(VOL )至供电轨与负载电流的关系 2.94 –50 –40°C +25°C +85°C +125°C 11366-023 OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV) 10000 11366-020 OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV) ADA4661-2 ADA4661-2 1000 1000 VSY = 3V 900 800 ISY PER AMPLIFIER (µA) 700 600 500 400 –40°C +25°C +85°C +125°C 300 200 700 600 500 400 –40°C +25°C +85°C +125°C 300 200 100 100 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 VCM (V) 0 11366-026 0 0 6 9 12 15 18 VCM (V) 图30. 电源电流与共模电压的关系 图33. 电源电流与共模电压的关系 1000 1000 VCM = VSY/2 VCM = VSY/2 900 800 ISY PER AMPLIFIER (µA) 800 ISY PER AMPLIFIER (µA) 3 11366-029 ISY PER AMPLIFIER (µA) 800 0 VSY = 18V 900 600 400 –40°C +25°C +85°C +125°C 200 700 600 500 400 VSY = 3V VSY = 10V VSY = 18V 300 200 4 6 8 10 12 14 16 18 VSY (V) 0 –50 –25 90 60 45 GAIN 20 0 –20 10k 0 OPEN-LOOP GAIN (dB) 80 100k 1M FREQUENCY (Hz) 75 100 125 –90 10M VSY = 18V RL = 10kΩ PHASE 135 90 45 40 GAIN 0 20 0 –45 CL = 0pF CL = 10pF CL = 0pF CL = 10pF 11366-033 OPEN-LOOP GAIN (dB) 40 135 PHASE (Degrees) PHASE 50 图34. 电源电流与温度的关系 VSY = 3V RL = 10kΩ 60 25 TEMPERATURE (°C) 图31. 电源电流与电源电压的关系 80 0 –20 10k –45 CL = 0pF CL = 10pF CL = 0pF CL = 10pF 100k 1M FREQUENCY (Hz) 图35. 开环增益和相位与频率的关系 图32. 开环增益和相位与频率的关系 Rev. 0 | Page 15 of 32 PHASE (Degrees) 2 –90 10M 11366-036 0 11366-030 0 11366-133 100 ADA4661-2 60 AV = 100 40 AV = 10 20 AV = 1 0 VSY = 18V CL = 5pF AV = 100 40 GAIN (dB) AV = 1 0 –20 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M –40 1k 10k 图36. 闭环增益与频率的关系 10k 10k 100 100 Z OUT (Ω) 1k AV = 100 A V = 10 0.01 100 1k 10k 100k AV = 100 10 AV = 1 0.1 1M 10M FREQUENCY (Hz) 0.01 100 1k 10k 100k 1M 10M 1M 10M FREQUENCY (Hz) 图37. 输出阻抗与频率的关系 图40. 输出阻抗与频率的关系 120 100 100 80 80 CMRR (dB) 120 60 60 40 40 20 20 VSY = 3V VCM = VSY/2 0 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 11366-039 CMRR (dB) VSY = 18V VCM = VSY/2 AV = 10 AV = 1 0.1 10M 1 11366-038 Z OUT (Ω) 1k 1 1M 图39. 闭环增益与频率的关系 VSY = 3V VCM = VSY/2 10 100k FREQUENCY (Hz) 11366-041 10k 11366-232 –40 1k 11366-235 –20 AV = 10 20 11366-042 GAIN (dB) 60 VSY = 3V CL = 5pF 图38. CMRR与频率的关系 VSY = 18V VCM = VSY/2 0 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 图41. CMRR与频率的关系 Rev. 0 | Page 16 of 32 ADA4661-2 VSY = 3V 100 PSRR+ PSRR– 80 80 60 60 PSRR (dB) 40 VSY = 18V PSRR+ PSRR– 40 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 0 1k 11366-040 0 1k 10k 图42. PSRR与频率的关系 60 60 OS– 40 OVERSHOOT (%) OS+ 20 OS+ 20 10 0 10 20 30 40 50 CA PACI TANCE (pF) 0 11366-044 10 0 OS– 30 0 10 20 30 40 50 CA PACI TANCE (pF) 图43. 小信号过冲与负载电容的关系 图46. 小信号过冲与负载电容的关系 V SY = ±9V V IN = 17V p-p AV = 1 R L = 10kΩ C L = 10pF R S = 1kΩ TIME (5µs/DIV) 11366-045 VOLTAGE (2V/DIV) VOLTAGE (0.5V/DIV) V SY = ±1.5V V IN = 2.5V p-p AV = 1 R L = 10kΩ C L = 10pF R S = 1kΩ TIME (5µs/DIV) 图44. 大信号瞬态响应 图47. 大信号瞬态响应 Rev. 0 | Page 17 of 32 11366-047 OVERSHOOT (%) 30 10M V SY = 18V V IN = 100mV p-p AV = 1 R L = 10kΩ 50 40 1M 图45. PSRR与频率的关系 V SY = 3V V IN = 100mV p-p AV = 1 R L = 10kΩ 50 100k FREQUENCY (Hz) 11366-043 20 20 11366-048 PSRR (dB) 100 VOLTAGE (20mV/DIV) VOLTAGE (20mV/DIV) ADA4661-2 TIME (2µs/DIV) TIME (2µs/DIV) 图51. 小信号瞬态响应 0 15 1.5 1.0 0.5 V SY = ±1.5V A V = –10 R L = 10kΩ C L = 10pF V IN = 225mV INPUT VO LTAGE (V) V OUT –1 –2 –0.5 TIME (2µs/DIV) –4 –6 3 V SY = ±9V A V = –10 R L = 10kΩ C L = 10pF V IN = 1.35V 1.5 1 6 0 3 –1 0 –2 –3 0.5 –0.4 0 –0.6 –0.5 TIME (2µs/DIV) –1.0 –2.0 –3 –4 –1.5 11366-051 –1.2 V SY = ±1.5V A V = –10 R L = 10kΩ C L = 10pF V IN = 225mV 9 V IN –5 –6 V SY = ±9V A V = –10 R L = 10kΩ C L = 10pF V IN = 1.35V V OUT TIME (2µs/DIV) 图53. 负过载恢复时间 图50. 负过载恢复时间 Rev. 0 | Page 18 of 32 –9 –12 11366-054 –0.2 INPUT VO LTAGE (V) 2 1.0 V OUT –3 TIME (2µs/DIV) 2.0 OUTPUT VO LTAGE (V) INPUT VO LTAGE (V) V IN 0 –1.0 0 图52. 正过载恢复时间 0.4 –0.8 9 6 图49. 正过载恢复时间 0.2 12 –3 –5 0 V IN V OUT OUTPUT VO LTAGE (V) –1.4 0 11366-050 –1.2 3.0 2.0 –0.8 –1 18 2.5 –0.4 –0.6 1 OUTPUT VO LTAGE (V) INPUT VO LTAGE (V) V IN 3.5 11366-053 0.2 OUTPUT VO LTAGE (V) 图48. 小信号瞬态响应 –0.2 11366-049 V SY = ±9V V IN = 100mV p-p AV = 1 R L = 10kΩ C L = 10pF 11366-046 V SY = ±1.5V V IN = 100mV p-p AV = 1 R L = 10kΩ C L = 10pF ADA4661-2 V SY = ±1.5V V IN = 1V p-p R L = 10kΩ C L = 10pF A V = –1 ERROR BAND TIME (400ns/DIV) TIME (400ns/DIV) VOLTAGE (500mV/DIV) VOLTAGE (1mV/DIV) TIME (400ns/DIV) TIME (400ns/DIV) 图58. 0.1%负建立时间 图55. 0.1%负建立时间 1k 1k VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz) VSY = 3V VCM = VSY/2 AV = 1 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 11366-057 10 100 11366-059 V SY = ±9V V IN = 1V p-p R L = 10kΩ C L = 10pF A V = –1 11366-056 V SY = ±1.5V V IN = 1V p-p R L = 10kΩ C L = 10pF A V = –1 OUTPUT ERROR BAND VSY = 18V VCM = VSY/2 AV = 1 100 10 1 10 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 图59. 电压噪声密度与频率的关系 图56. 电压噪声密度与频率的关系 Rev. 0 | Page 19 of 32 1M 10M 11366-060 VOLTAGE (500mV/DIV) OUTPUT ERROR BAND VOLTAGE (1mV/DIV) INPUT INPUT VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz) V SY = ±9V V IN = 1V p-p R L = 10kΩ C L = 10pF A V = –1 图57. 0.1%正建立时间 图54. 0.1%正建立时间 1 10 VOLTAGE (1mV/DIV) OUTPUT 11366-055 VOLTAGE (500mV/DIV) ERROR BAND VOLTAGE (1mV/DIV) OUTPUT INPUT 11366-052 VOLTAGE (500mV/DIV) INPUT ADA4661-2 VSY = 3V VCM = VSY/2 AV = 1 TIME (2s/DIV) 11366-061 11366-058 VOLTAGE (1µV/DIV) VOLTAGE (1µV/DIV) VSY = 18V VCM = VSY/2 AV = 1 TIME (2s/DIV) 图60. 0.1 Hz至10 Hz噪声 图63. 0.1 Hz至10 Hz噪声 20 3.5 18 3.0 16 2.0 1.5 1.0 0.5 0 10 V SY = 3V V IN = 2.9V R L = 10kΩ C L = 10pF AV = 1 12 10 8 6 4 2 100 1k 10k 100k 1M FREQUENC Y (Hz) 0 10 1k 10k 100k 1M 图64. 输出摆幅与频率的关系 1 80kHz LO W-PASS FI LTER 500kHz LO W-PASS FI LTER V SY = 3V AV = 1 R L = 10kΩ V IN = 440mV rms 100 FREQUENC Y (Hz) 图61. 输出摆幅与频率的关系 1 V SY = 18V V IN = 17.9V R L = 10kΩ C L = 10pF AV = 1 11366-065 OUTPUT SWING (V) 14 11366-062 OUTPUT SWING (V) 2.5 80kHz LO W-PASS FI LTER 500kHz LO W-PASS FI LTER V SY = 18V AV = 1 R L = 10kΩ V IN = 5.4V rms 0.1 THD + N (%) THD + N (%) 0.1 0.01 0.01 10 100 1k 10k FREQUENC Y (Hz) 100k 0.0001 10 100 1k 10k FREQUENC Y (Hz) 图65. THD + N与频率的关系 图62. THD + N与频率的关系 Rev. 0 | Page 20 of 32 100k 11366-066 0.001 11366-063 0.001 ADA4661-2 100 10 100 V SY = 3V AV = 1 R L = 10kΩ f = 1kHz 10 V SY = 18V AV = 1 R L = 10kΩ f = 1kHz THD + N (%) THD + N (%) 1 1 0.1 0.1 0.01 0.01 1 10 0 V IN = 0.5V p-p V IN = 1.5V p-p V IN = 2.9V p-p CHANNE L SE PAR ATION (dB) –20 –40 –60 –80 –100 –120 V SY = 3V A V = 100 R L = 10kΩ 500kHz LO W-PASS FI LTER –140 –160 10 100 1k 10k FREQUENC Y (Hz) 0.1 1 10 图68. THD + N与幅度的关系 100k V IN = 0.5V p-p V IN = 9V p-p V IN = 17.9V p-p –40 –60 –80 –100 –120 V SY = 18V A V = 100 R L = 10kΩ 500kHz LO W-PASS FI LTER –140 11366-068 CHANNE L SE PAR ATION (dB) –20 0.01 AMPLITUDE (V rms) 图66. THD + N与幅度的关系 0 80kHz LO W-PASS FI LTER 500kHz LO W-PASS FI LTER 11366-067 0.1 AMPLITUDE (V rms) 0.0001 0.001 –160 10 100 1k 10k FREQUENC Y (Hz) 图69. 通道隔离与频率的关系 图67. 通道隔离与频率的关系 Rev. 0 | Page 21 of 32 100k 11366-069 0.01 11366-064 0.001 0.001 0.001 80kHz LO W-PASS FI LTER 500kHz LO W-PASS FI LTER ADA4661-2 应用信息 V+ HIGH VOLTAGE PROTECTION I2 M11 M12 M9 M10 M19 M20 M17 M18 M22 +IN x R1 M3 D1 M4 C2 C1 Q1 Q2 OUT x D2 V1 –IN x C3 R2 M1 M2 M7 M8 I1 M5 M6 HIGH VOLTAGE PROTECTION I3 M16 M13 M14 V– 11366-169 M21 M15 图70. 原理示意图 ADA4661-2是 一 款 低 功 耗 、 轨 到 轨 输 入 和 输 出 、 精 密 对于绝大部分的输入共模电压范围，PMOS差分对工作。 CMOS放大器，工作在3 V至18 V的宽电源电压范围。这款放 当输入共模电压在电源的几伏范围内时，输入晶体管就会 大器采用ADI公司的DigiTrim技术，能够实现比其它CMOS 经受这些电压变化。当共模电压接近正电源电压时，工作 放大器更高的精度。DigiTrim技术是一种在封装后调整放 的差分对从PMOS对变为NMOS对。差分对常常表现出不 大器失调电压的方法。封装后调整的优势是它能校正封装 同的失调电压。控制从一个差分对切换到另一差分对时， 时机械应力所引起的失调电压。ADA4661-2采用独特的输 会产生阶跃状特性，这可以从VOS与VCM的关系图看出(参 入和输出级，以非常低的电源电流实现轨到轨输入和输出。 见图8、图11、图12、图13、图15和图16)。这是所有采用 双差分对拓扑结构的轨到轨输入放大器的固有特性。 输入级 图70显示了ADA4661-2的原理示意图。该放大器采用三级 当共模电压接近负电源电压时，可以在VOS与VCM关系曲线 架构，通过全差分输入级实现出色的直流性能。 中看到额外的阶跃。这些变化是负载晶体管(M5、M6)余 输入级包括两个差分晶体管对：一个NMOS对(M1、M2)和 一个PMOS对(M3、M4)，以及折叠式共源共栅晶体管(M5 至M12)。输入共模电压决定哪一个差分对工作。对于绝大 部分的输入共模范围，PMOS差分对工作。对于接近高供 量不够用的结果。当负载晶体管被迫进入三极工作区时， 其漏极阻抗的不匹配会成为放大器失调电压的很大一部 分。这种效应也可以从VOS与VCM的关系图看出(参见图8、 图11、图12、图13、图15和图16)。 电轨的输入电压，则需要NMOS对。这种拓扑结构允许放 电流源I2驱动PMOS晶体管对。当输入共模电压接近高电 大器保持宽动态输入电压范围，并使信号摆幅最大达到两 源电压时，此电流降至0。与此同时，一个复制电流源I1从 个供电轨。 0增大以使能NMOS晶体管对。 对于绝大部分的输入共模范围，ADA4661-2中的专有高压 ADA4661-2利用低压MOS器件构成差分输入端，从而实现 保护电路将放大器输入级看到的共模电压变化降至最低。 高性能。这些低压MOS器件提供出色的单位电流噪声和带 因此，在这一较佳的共模范围内工作时，放大器具有出色 宽性能。输入级通过专有保护电路与高系统电压隔离。该调 的抗干扰性能。在这一较佳范围内工作的性能优势如下述 节电路保护输入器件免受放大器工作的高电源电压的影响。 关系图所示：PSRR与VCM的关系(图17)、CMRR与VCM的关 系(图14)、V 与V 的关系(图8、图11、图12、图13、图15OS CM 和图16)。缩减共模范围的CMRR性能优势在最终测试中予 以保证，如电气特性所示(见表2至表4)。 Rev. 0 | Page 22 of 32 ADA4661-2 电压影响。这些二极管通过两个120 Ω电阻(R1和R2)实现输 入缓冲。只要差分电压超过大约600 mV，二极管就会传导相 遵守最大功率减额曲线。图71显示标准4层JEDEC板上封装 最大安全功耗与环境温度之间的关系。LFCSP封装的裸露 焊盘焊接到电路板。 1.6 保护二极管允许相当大的电流通过其中。用户必须确保流 1.4 入输入引脚的电流以10 mA绝对最大值为限。 增益级 放大器的第二级包括一个NPN差分对(Q1、Q2)和折叠式共 源共栅晶体管(M13至M20)。放大器提供嵌套密勒补偿(C1 至C3)。 输出级 MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) 当大的电流；在此情况下，差分输入电阻降至240 Ω。这些 ADA4661-2具有一个由M21和M22晶体管组成的互补输出 1.2 8-LEAD LFCSP θJA = 83.5°C/W 1.0 0.8 8-LEAD MSOP θJA = 142°C/W 0.6 0.4 0.2 0 级。这些晶体管配置为AB类拓扑结构，由电压源V1偏 TJ MAX = 150°C 0 导通电阻MOS器件)的输出阻抗限制。输出电压摆幅是负 载电流的函数，可以利用输出电压至供电轨与负载电流的 50 75 100 125 150 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 置。这种拓扑结构允许输出级达到供电轨的数毫伏范围 内，从而实现轨到轨输出摆幅。输出电压受这些晶体管(低 25 11366-371 此外，箝位二极管(D1和D2)保护输入器件免受大差分输入 图71. 最大功耗与环境温度的关系 更多信息请参阅技术文章MS-2251：“数据手册的奥妙—— 绝对最大额定值和热阻”。 关系图进行估算(参见图20、图23、图24和图27)。ADA4661-2 轨到轨输入和输出 输出级的高电压和高电流能力要求用户确保它在热安全区 ADA4661-2具有轨到轨输入和输出，电源电压范围为3 V至 18 V。图72显示ADA4661-2配置为单位增益缓冲器时的输入和 输出波形，电源电压为±9 V。当输入电压为±9 V时，ADA4661 -2的输出摆幅可以非常接近两个供电轨，而且它不会发生 相位反转。 内工作(参见“最大功耗”部分)。 最大功耗 ADA4661-2能够驱动高达220 mA的输出电流。然而，可用输 出负载电流受器件封装允许的最大功耗的限制。ADA4661-2 10 的绝对最大结温为150°C(参见表5)。结温可以通过下式 VIN VOUT 8 估算： TJ = PD × θJA + TA 6 可以通过下式计算： PD = (VSY × ISY) + (VSY − VOUT) × ILOAD 4 VOLTAGE (V) 封装的功耗(PD)为静态功耗与输出级晶体管的功耗之和， 2 0 –2 –6 VSY为供电轨电压。 ISY为静态电流。 VOUT为放大器的输出。 ILOAD为输出负载。 –8 –10 V SY = ±9V V IN = ±9V AV = 1 R L = 10k Ω CL = 10pF TIME (200µs/DIV) 图72. 轨到轨输入和输出 切勿超过器件的最大结温150°C。超过结温限值可能导致 参数性能下降，甚至损坏器件。为了确保正常工作，必须 Rev. 0 | Page 23 of 32 11366-072 –4 其中： ADA4661-2 比较器操作 运算放大器设计采用闭环配置工作，来自输出端的反馈进 入反相输入端。图73显示ADA4661-2配置为一个电压跟随 器，输入电压始终保持为中间电源电压。不用的通道使用 相同配置。A1和A2表示安培计，用于测量电源电流。ISY+ 指从高供电轨流到运算放大器的电流，ISY−指从运算放大 器流到低供电轨的电流。如图74所示，在正常工作条件 下，流入运算放大器的总电流等于流出运算放大器的总电 流。VSY = 18 V时，每个放大器的ISY+ = ISY− = 630 μA。 图75和图76显示ADA4661-2配置为比较器，100 kΩ电阻与输 入引脚串联。不用的通道配置为缓冲器，输入电压保持在 中间电源电压。 +VS Y ISY + A1 100kΩ ADA4661-2 V OUT 1/2 +VS Y 100kΩ ISY + 11366-268 A1 ISY – A2 –V S Y 图75. 比较器A 100kΩ ADA4661-2 ISY – A1 11366-266 A2 100kΩ +VS Y V OUT 1/2 –V S Y ISY + 100kΩ ADA4661-2 V OUT 1/2 图73. 电压跟随器 700 100kΩ A2 ISY – 500 11366-269 ISY PER AMPLIFIER (µA) 600 –V S Y 图76. 比较器B 400 图77所示为两种比较器配置的电源电流。在比较器模式 下，ADA4661-2不会完全上电。有关配置运算放大器用作 比较器的更多信息，请参阅应用笔记AN-849：“运算放大 器用作比较器”。 300 200 100 4 6 8 10 VSY (V) 12 14 16 18 图74. 电源电流与电源电压的关系(电压跟随器) 与运算放大器不同，比较器设计采用开环配置工作，用于 驱动逻辑电路。虽然运算放大器不同于比较器，但有时也 将双通道运放的不用通道用作比较器，以节省电路板空间 和成本，但对于ADA4661-2，不推荐这样做。 600 500 COMPARATOR A COMPARATOR B 400 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 VSY (V) 12 14 16 18 图77. 电源电流与电源电压的关系(ADA4661-2作为比较器) Rev. 0 | Page 24 of 32 11366-074 2 ISY PER AMPLIFIER (µA) 0 11366-071 700 0 ADA4661-2 EMI抑制比 图79所示为低端电流检测电路，图80所示为高端电流检测电 高频电磁干扰(EMI)常常会对电路性能造成不利影响。当 路。流经分流电阻的电流产生一个压降。ADA4661-2配置为 信号强度较低且传输线路较长时，运算放大器必须能够精 差动放大器，将该压降放大R2/R1倍。注意，对于真正差动 确放大输入信号。然而，所有运算放大器引脚，包括同相 放大，电阻匹配非常重要，其中R2/R1 = R4/R3。ADA4661-2 输入、反相输入、正电源、负电源和输出引脚，均易受 的轨到轨输出特性允许运放输出几乎达到正电源电压。这 EMI信号影响。这些高频信号可通过多种途径耦合到运放 样，分流监控器就可以检测最高大约为VSY/(R2/R1 × RS) 安 中，如传导、近场辐射或远场辐射等。例如，导线和PCB 培的电流。例如，VSY = 18 V、R2/R1 = 100、RS = 100 mΩ时， 走线可以充当天线，拾取高频EMI信号。 此电流约为1.8 A。 I 由于带宽相对较低，放大器不会放大EMI或RF信号。但 SUPPLY 会整流这些带外信号。这些高频信号经过整流后，会在输 RS I 是，由于输入器件具有非线性特性，因此运算放大器可能 R1 VOUT* RL R2 VSY 出端表现为直流失调。 1/2 ADA4661-2 扰抑制比(EMIRR)，它描述ADA4661-2在有电磁干扰的情 R3 况下，能够在多大程度上发挥预期性能。测量EMIRR的数 R4 *VOUT = AMPLIFIER GAIN × VOLTAGE ACROSS RS = R2/R1 × RS × I 学方法定义如下： 11366-079 技术规格部分的表2、表3和表4给出了同相引脚的电磁干 图79. 低端电流检测电路 EMIRR = 20 log (VIN_PEAK/ΔVOS) RS I 140 SUPPLY RL I VSY = 3V TO 18V R3 120 R4 VSY VOUT* 1/2 ADA4661-2 R1 80 *VOUT = AMPLIFIER GAIN × VOLTAGE ACROSS RS = R2/R1 × RS × I 60 图80. 高端电流检测电路 VIN = 100mV PEAK VIN = 50mV PEAK 有源滤波器 100M 1G FREQUENCY (Hz) 10G 11366-075 40 20 10M R2 11366-080 EMIRR (dB) 100 图78. EMIRR与频率的关系 电流检测 许多应用都需要在正电轨或负电轨附近进行信号检测。电 流检测便是这类应用中的一种，并且常用于反馈控制系 统。这类传感器还可在其它多种应用中使用，包括功率计 量、电池电量计和电动助力转向中的反馈控制。这类应用 中需要使用电阻极低的分流器，以最大程度减少串联压 降。这样不仅可以充分减少功率浪费，还能允许测量高电 流并实现省电效果。ADA4661-2的低输入偏置电流、低失 有源滤波器用于分离信号，让目标信号通过，而衰减非所需 频率的信号。例如，低通滤波器经常用作数据采集系统中的 抗混叠滤波器，或者用作噪声滤波器以限制高频噪声。 ADA4661-2具有高输入阻抗、高带宽、低输入偏置电流和 高 直 流 精 度 ， 非 常 适 合 有 源 滤 波 应 用 。 图 81显 示 ADA4661-2的四极点Sallen-Key巴特沃兹低通滤波器配置。 该四极点低通滤波器具有2个复数共轭极点对，由2个双极 点低通滤波器级联而成。A部分和B部分配置为双极点单位 增益低通滤波器。表8显示巴特沃兹滤波器各级的Q要求和 极点位置。有关s平面上的极点位置和不同阶滤波器的Q要 求，请参考线性电路设计手册(www.analog.com/Analog Dialogue)第8章“模拟滤波器” 调电压和轨到轨特性使它成为精密电流监控的出色选择。 Rev. 0 | Page 25 of 32 ADA4661-2 C2 6.8nF R1 R2 2.55kΩ 2.55kΩ C1 5.6nF +VS Y R3 6.19kΩ 1/2 V OUT1 ADA4661-2 –V S Y R4 6.19kΩ C3 1nF SECTION A +VS Y V OUT2 1/2 ADA4661-2 –V S Y 11366-081 V IN C4 6.8nF SECTION B 图81. 四极点低通滤波器 容性负载驱动 表8. Q要求和极点位置 部分 A B ADA4661-2能在任何配置中安全地驱动最高50 pF的容性负 Q 0.5412 1.3065 极点 −0.9239 ± j0.3827 −0.3827 ± j0.9239 载。与多数放大器一样，驱动大于额定值的容性负载可能 引起过大的过冲和振铃，甚至振荡。大容性负载会降低相 Sallen-Key拓扑结构设计简单，只需很少的电路元件，因此 位裕量，引起放大器频率响应峰化。峰化对应于时域中的 应用广泛。只需互换电阻和电容，用户就能灵活地实现低 过冲或振铃。因此，如果ADA4661-2必须驱动50 pF以上的 通或高通滤波器。ADA4661-2配置为单位增益，转折频率 负载，建议使用外部补偿。在稳定性最差的单位增益配置 为10 kHz。有源滤波器要求运放的单位增益带宽至少是转折 中，这种补偿尤其重要。 频率fC与品质因素Q乘积的100倍。电阻和电容对于确定性 能随工艺容差、时间和温度的变化也非常重要。建议使用 1%或更佳容差的电阻以及5%或更佳容差的电容。 为使驱动容性负载的运算放大器保持稳定，一种快速简便 的方法是在放大器输出端与负载电容之间增加一个串联电 阻RISO(如图83所示)。RISO将放大器输出端和反馈网络与容 图82显示该低通Sallen-Key滤波器的频率响应，其中： 性负载隔离开来。然而，采用这种补偿方案时，负载看到 VOUT1为第一级的输出。 的输出阻抗会提高，导致增益精度降低。 +VSY VOUT1显示出每10倍频程40 dB的滚降；VOUT2显示出每10倍频 VIN ADA4661-2 –VSY 程80 dB的滚降。随着滤波器阶数提高，过渡带将变得更陡。 20 VOUT CL 图83. 采用隔离电阻RISO 的稳定性补偿 图84显示该补偿方案对驱动250 pF负载的单位增益配置放大 0 器的频率响应的影响。 –20 VOUT1 GAIN (dB) RISO 1/2 11366-083 VOUT2为第二级的输出。 –40 VOUT2 –60 –80 VSY = ±9V VIN = 50mV p-p –120 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 11366-082 –100 图82. 低通滤波器：增益与频率的关系 Rev. 0 | Page 26 of 32 ADA4661-2 10 –20 –30 –40 –50 10k R ISO R ISO R ISO R ISO V SY = ±9V V IN = 100mV p-p AV = 1 C L = 250pF R ISO = 301Ω = 0Ω = 210Ω = 301Ω = 499Ω 100k 1M 10M FREQUENC Y (Hz) TIME (10µs/DIV) 11366-087 VOLTAGE (20mV/DIV) –10 11366-084 CLOSED-LOO P GAIN (dB) 0 图87. 输出响应(RISO = 301 Ω) V SY = ±9V V IN = 100mV p-p AV = 1 C L = 250pF R ISO = 750Ω VOLTAGE (50mV/DIV) TIME (10µs/DIV) V SY = ±9V V IN = 100mV p-p AV = 1 C L = 250pF R ISO = 0Ω TIME (10µs/DIV) 11366-085 图88. 输出响应(RISO = 750 Ω) V SY = ±9V V IN = 100mV p-p AV = 1 C L = 250pF R ISO = 210Ω TIME (10µs/DIV) 11366-086 VOLTAGE (20mV/DIV) 图85. 无补偿的输出响应(RISO = 0 Ω) 图86. 输出响应(RISO = 210 Ω) Rev. 0 | Page 27 of 32 11366-088 图85所示为驱动250 pF容性负载的单位增益放大器的输出响 应。无补偿时，放大器不稳定。图86至图88显示采用210 Ω、 301 Ω和750 Ω的RISO补偿的放大器输出响应。注意，RISO值较 低时，振铃仍可观察到，但RISO值较高时，高频信号会被 滤除。 VOLTAGE (20mV/DIV) 图84. 补偿方案的频率响应 ADA4661-2 10 能成为总电路噪声的主要贡献因素。与双极性放大器不 同，ADA4661-2等CMOS放大器的输入端本身没有散粒噪 声源。存在的少量散粒噪声是由ESD保护二极管中的反向饱 和电流产生的。此电流噪声通常约为1 fA/√Hz至10 fA/√Hz。 因此，为测量该范围内的电流噪声，需要一个10 GΩ以上的大 源阻抗。 VOLTAGE NOISE DENSIT 当一个放大器使用高阻抗源驱动时，输入端的电流噪声可 Y (µV/√Hz) 高阻抗源下的噪声考虑 1 R S = 10MΩ R S = 1MΩ 噪声”效应。回爆效应源于放大器电流源中的噪声，它通 0.1 0.01 过输入晶体管的栅极至源极电容(CGS)容性耦合到放大器输 图89显示了ADA4661-2在源阻抗为1 MΩ和10 MΩ下的电压噪 声密度。在低频时(<1 Hz至10 Hz)，频谱以放大器1/f电压噪 声为主。在中频时，由于源电阻的热噪声，频谱平坦化。 100 1k 10k 100k 图89. 电压噪声密度与频率的关系(带输入串联电阻RS ) C URR E NT NO IS E DE NS ITY (pA/√Hz) 起的内部极点和PCB寄生电容引起的外部极点。 10 1 入端。源阻抗提高10倍，回爆引起的电压噪声也会提高10 由于CGS耦合，回爆噪声频谱在低频时具有高通响应。在高 A 频时，该频谱一般以两个极点滚降：电流源的寄生电容引 1 FREQUENC Y (Hz) 入端。该回爆噪声乘以源阻抗后，作为电压噪声出现在输 倍。 0.1 11366-300 对于ADA4661-2，更有讨论意义的是所谓“回爆(blowback) NOISE BANDWIDTH LIMITATION R S = 1MΩ R S = 10MΩ 0.1 NOISE MEASUREMENT LIMITATION 0.01 0.01 提高。该噪声频谱一直提高到内部或外部极点频率。达到 0.1 1 10 100 1k 10k FREQUENC Y (Hz) 这些极点后，频谱开始降低。 100k 11366-301 随着频率提高，回爆噪声占主导地位，导致电压噪声频谱 图90. 电流噪声密度与频率的关系 图90显示了ADA4661-2在源阻抗为1 MΩ和10 MΩ下的电流噪 声密度。此电流噪声仅从回爆噪声占主导地位的频段中的 电压噪声密度曲线导出。在低频时，噪声测量以电阻热噪 声和放大器1/f噪声为主。在高频时，源阻抗以寄生电容为 主。比例系数的不确定性使得我们无法准确测量整个频率 范围内的电流噪声。 所有放大器都存在回爆噪声。该效应的幅度取决于输入电 阻的大小和偏置电路的结构。由于MOS晶体管偏置噪声更 大，CMOS放大器的回爆噪声一般大于JFET放大器。另一 方面，双极性放大器通常不会表现出回爆噪声，因为大基 极电流散粒噪声会屏蔽任何存在的回爆噪声。 Rev. 0 | Page 28 of 32 ADA4661-2 外形尺寸 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 5.15 4.90 4.65 5 1 4 PIN 1 IDENTIFIER 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 0.40 0.25 0.80 0.55 0.40 0.23 0.09 6° 0° 10-07-2009-B 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 图91. 8引脚超小型MSOP封装 (RM-8) 图示尺寸单位：mm 2.44 2.34 2.24 3.10 3.00 SQ 2.90 0.50 BSC 8 5 0.50 0.40 0.30 0.80 0.75 0.70 0.30 0.25 0.20 1 4 BOTTOM VIEW TOP VIEW SEATING PLANE 1.70 1.60 1.50 EXPOSED PAD 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.203 REF 0.20 MIN PIN 1 INDICATOR (R 0.15) FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 11-28-2012-C PIN 1 INDEX AREA COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-229-WEED 图92. 8引脚引脚架构芯片级封装 [LFCSP_WD] 3 mm x 3 mm，超薄体，双排引脚 (CP-8-11) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADA4661-2ACPZ-R7 ADA4661-2ACPZ-RL ADA4661-2ARMZ ADA4661-2ARMZ-RL ADA4661-2ARMZ-R7 1 温度范围 −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C 封装描述 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. 0 | Page 29 of 32 封装选项 CP-8-11 CP-8-11 RM-8 RM-8 RM-8 标识 A33 A33 A33 A33 A33 ADA4661-2 注释 Rev. 0 | Page 30 of 32 ADA4661-2 注释 Rev. 0 | Page 31 of 32 ADA4661-2 注释 ©2013 Analog Devices, Inc. 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